Совершенствование технологического цикла клонального микроразмножения Rubus chamaemorus L. С. 214–226

УДК

634.71:57.082.261

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-5-214-226

Аннотация

Приведены результаты исследования микроклонального размножения морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) форм Ленинградская и Кондинская на этапах собственно микроразмножения и укоренения микропобегов в культуре in vitro. R. chamaemorus – одно из самых востребованных болотных ягодных растений стран Северной Европы и северных регионов России, обладающее высокоценными пищевыми и фармакологическими свойствами. Для интенсификации промышленного ягодоводства в России и удовлетворения рыночного спроса на ягодную продукцию в условиях импортозамещения необходимо использование высокотехнологичных способов получения посадочного материала. Для сохранения ценного генофонда и ускоренного производства большого количества оздоровленного посадочного материала форм R. chamaemorus требуются совершенствование и оптимизация технологий микроклонального размножения данного вида. Наибольшие число (в среднем 9,6–9,9 шт.) и суммарная длина (16,4–19,5 см) микропобегов R. chamaemorus в культуре in vitro на этапе собственно микроразмножения наблюдались на культуральной среде Мурасиге–Скуга. Повышение концентрации препарата «Дропп» от 0,1 до 0,2 мг/л в культуральной среде способствовало увеличению числа микропобегов R. chamaemorus (в среднем в 1,8– 2,4 раза), их суммарной длины у формы Кондинская (в 1,25 раза) и ее уменьшению у формы Ленинградская (в 1,1 раза). Наибольшие число (в среднем 3,9–4,6 шт.) и суммарная длина (13,2–14,0 см) корней R. chamaemorus на этапе укоренения микропобегов in vitro отмечены на культуральной среде Мурасиге–Скуга. Повышение концентрации индолилмасляной кислоты от 0,5 до 1,0 мг/л в культуральной среде способствовало росту числа корней (в среднем в 1,4 раза) R. chamaemorus и снижению их суммарной длины (в 1,15–1,25 раза).

Сведения об авторах

А.М. Антонов¹, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: R-4605-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7076-233X
А.И. Чудецкий²*, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: H-1210-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4804-7759
Ю.С. Черятова², канд. биол. наук, доц.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5614-2225
И.Б. Кузнецова³, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAB-4568-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5011-3271
Е.И. Куликова⁴, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAL-8290-2021, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5981-2690
¹Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; a.antonov@narfu.ru
²Российский государственный аграрный университет – Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, д. 49, Москва, Россия, 127550; a.chudetsky@mail.ru*, u.cheryatova@rgau-msha.ru
³Костромская государственная сельскохозяйственная академия, ул. Учебный городок, д. 34, п. Караваево, Костромской р-н, Костромская обл., Россия, 156530; sonnereiser@yandex.ru
4Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, ул. Шмидта, д. 2, с. Молочное, г. Вологда, Россия, 160555; elena-kulikova@list.ru

Ключевые слова

морошка приземистая, лесные ягодные растения, in vitro, регуляторы роста, культуральная среда, клональное микроразмножение

Для цитирования

Антонов А.М., Чудецкий А.И., Черятова Ю.С., Кузнецова И.Б., Куликова Е.И. Совершенствование технологического цикла клонального микрораз- множения Rubus chamaemorus L. // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 5. С. 214–226. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-214-226

Литература

1. Антонов А.М., Макаров С.С., Куликова Е.И., Кульчицкий А.Н., Кузнецова И.Б., Орлова Е.Е. Особенности корнеобразования мужских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) северно-российского происхождения в культуре in vitro // Изв. Оренбург. гос. аграр. ун-та. 2023. No 4 (102). С. 125–130. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-102-4-125-130

2. Ареалы лекарственных и родственных им растений СССР (Атлас) / под ред. В.М. Шмидта. Л.: Ленингр. ун-т, 1983. 208 с. 

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд. М.: Альянс, 2011. 350 с. 

4. Зонтиков Д.Н., Зонтикова С.А., Малахова К.В. Влияние состава питательных сред и регуляторов роста при клональном микроразмножении некоторых хозяйственно ценных представителей рода Rubus L. // Агрохимия. 2021. No 6. С. 36–42. https://doi.org/10.31857/S0002188121060144

5. Косицын В.Н. Морошка: биология, ресурсный потенциал, введение в культуру: моногр. М.: ВНИИЛМ, 2001. 140 с. 

6. Макаров С.С., Антонов А.М., Куликова Е.И., Кузнецова И.Б., Кульчицкий А.Н. Корнеобразование женских растений морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) in vitro // Вестн. КрасГАУ. 2023. No 10 (199). С. 138–144. 

7. Макаров С.С., Антонов А.М., Куликова Е.И., Чудецкий А.И., Соловьев А.В. Биотехнология в садоводстве. Выращивание плодовых и редких ягодных растений в культуре in vitro. Лабораторный практикум. СПб.: Лань, 2023. 128 с. 

8. Макаров С.С., Кузнецова И.Б., Упадышев М.Т., Родин С.А., Чудецкий А.И. Особенности клонального микроразмножения клюквы болотной (Oxycoccus рalustris Pers.) // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51, No 1. С. 67–76. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-67-76

9. Макаров С.С., Упадышев М.Т., Сунгурова Н.Р., Тюкавина О.Н., Куликова Е.И., Кузнецова И.Б. Клональное микроразмножение лесных ягодных растений рода Rubus // Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54, No 1. С. 60–70. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2024-1-2488

10. Скляренко М. Ягоды растут // Эксперт Северо-Запад. 2019. No 11 (772). С. 18–21.

11. Страх Я.Л., Игнатовец О.С. Химический состав и биологическая активность метаболитов Rubus chamaemorus L. // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя біялагічных навук. 2022. Т. 67, No 3. С. 321–331. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2022-67-3-321-331

12. Шароглазова Л.П., Рыгалова Е.А., Величко Н.А. Обоснование сроков хранения и товароведная оценка сокосодержащего напитка на основе ягод рода Rubus // Вестн. КрасГАУ. 2020. No 3 (156). С. 129–134. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-3-129-134

13. Aguilera-Correa J.J., Fernández-López S., Cuñas-Figueroa I.D., Pérez-Rial S., Alakomi H.L., Nohynek L., Oksman-Caldentey K.M., Salminen J.P., Esteban J., Cuadros J., Puupponen-Pimiä R., Perez-Tanoira R., Kinnari T.J. Sanguiin H-6 Fractionated from Cloudberry (Rubus chamaemorus) Seeds Can Prevent the Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Biofilm Development during Wound Infection. Antibiotics, 2021, vol. 10, no. 12, art. no. 1481. https://doi.org/10.3390/antibiotics10121481

14. Aguilera-Correa J.J., Nohynek L., Alakomi H.L., Esteban J., Oksman-Caldentey K.M., Puupponen-Pimiä R., Kinnari T.J., Perez-Tanoira R. Reduction of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Biofilm Growth and Development Using Arctic Berry Extracts. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2023, vol. 13, art. no. 1176755. https://doi.org/10.3389/fcimb.2023.1176755

15. Brown A.O., McNeil J.N. Pollination Ecology of the High Latitude, Dioecious Cloudberry (Rubus chamaemorus; Rosaceae). American Journal of Botany, 2009, vol. 96, iss. 6, pp. 1096–1107. https://doi.org/10.3732/ajb.0800102

16. Debnath S.C. A Two-Step Procedure for in vitro Multiplication of Cloudberry (Rubus chamaemorus L.) Shoots Using Bioreactor. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 2007, vol. 88, pp. 185–191. https://doi.org/10.1007/s11240-006-9188-x

17. Debnath S.C., Ghosh A. Phenotypic Variation and Epigenetic Insight into Tissue Culture Berry Crops. Frontiers in Plant Science, 2022, vol. 13, art. no. 1042726. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1042726

18. Debnath S.C., Goyali J.C. In vitro Propagation and Variation of Antioxidant Properties in Micropropagated Vaccinium Berry Plants – A Review. Molecules, 2020, vol. 25, no. 4, art. no. 788. https://doi.org/10.3390/molecules25040788

19. Faleva A.V., Ul’yanovskii N.V., Onuchina A.A., Falev D.I., Kosyakov D.S. Comprehensive Characterization of Secondary Metabolites in Fruits and Leaves of Cloudberry (Rubus chamaemorus L.). Metabolites, 2023, vol. 13, no. 5, art. no. 598. https://doi.org/10.3390/metabo13050598

20. Gao X.-F., Xiong X.-H., Boufford D.E., Gao Y.-D., Xu B., Zhang C. Phylogeny of the Diploid Species of Rubus (Rosaceae). Genes, 2023, vol. 14, no. 6, art. no. 1152. https://doi.org/10.3390/genes14061152

21. Huerta-Olalde A.M., Hernández-García A., López-Gómez R., Fernández-Pavía S.P., Zavala-Páramo M.G., Salgado-Garciglia R. In vitro Selection of Blackberry (Rubus fruticosus ‘Tupy’) Plants Resistant to Botrytis cinerea Using Gamma Ray-Irradiated Shoot Tips. Plant Biotechnology, 2022, vol. 39, iss. 2, pp. 165–171. https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.22.0312b

22. Kellogg J., Wang J., Flint C., Ribnicky D., Kuhn P., Mejia de E.G., Raskin I., Lila M.A. Alaskan Wild Berry Resources and Human Health Under the Cloud of Climate Change. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, vol. 58, iss. 7, pp. 3884–3900. https://doi.org/10.1021/jf902693r

23. Kolosova V., Belichenko O., Rodionova A., Melnikov D., Sõukand R. Foraging in Boreal Forest: Wild Food Plants of the Republic of Karelia, NW Russia. Foods, 2020, vol. 9, no. 8, art. no. 1015. https://doi.org/10.3390/foods9081015

24. Leišová-Svobodová L., Phillips J., Martinussen I., Holubec V. Genetic Differentiation of Rubus chamaemorus Populations in the Czech Republic and Norway after the Last Glacial Period. Ecology and Evolution, 2018, vol. 8, iss. 11, pp. 5701–5711. https://doi.org/10.1002/ece3.4101

25. Makarov S.S., Kuznetsova I.B., Chudetsky A.I., Rodin S.A. Obtaining High-Quality Planting Material of Forest Berry Plants by Clonal Micropropagation for Restoration of Cutover Peatlands. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 2, pp. 21–29. https://doi.org/10.17238/0536-1036-2021-2-21-29

26. Martinussen I., Nilsen G., Svenson L., Junttila O., Rapp K. In vitro Propagation of Cloudberry (Rubus chamaemorus). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2004, vol. 78, pp. 43–49. https://doi.org/10.1023/B:TICU.0000020392.85854.28

27. Murashige T., Skoog F. A Revised Medium for Rapid Growth and Bioassays with Tobacco Tissue Cultures. Phisiologia Plantarum, 1962, vol. 15, iss. 3, pp. 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

28. Murthy H.N., Joseph K.S., Paek K.Y., Park S.Y. Bioreactor Systems for Micropropagation of Plants: Present Scenario and Future Prospects. Frontiers in Plant Science, 2023, vol. 14, art. no. 1159588. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1159588

29. Mutanen М., Pajari A.M., Paivarinta E., Misikangas M., Rajakangas J., Marttinen M., Oikarinen S. Berries as Chemopreventive Dietary Constituents – a Mechanistic Approach with the ApcMin/+ Mouse. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, 2008, vol. 17, suppl. 1, pp. 123–125.

30. Nohynek L., Bailey M., Tähtiharju J., Seppänen-Laakso T., Rischer H., Oksman-Caldentey K.-M., Puupponen-Pimiä R. Cloudberry (Rubus chamaemorus) Cell Culture with Bioactive Substances: Establishment and Mass Propagation for Industrial Use. Engineering in Life Sciences, 2014, vol. 14, iss. 6, pp. 667–675. https://doi.org/10.1002/elsc.201400069

31. Pajari A.-M., Päivärinta E., Paavolainen L., Vaara E., Koivumäki T., Garg R., Heiman-Lindh A., Mutanen M., Marjomäki V., Ridley A.J. Ellagitannin-Rich Cloudberry Inhibits Hepatocyte Growth Factor Induced Cell Migration and Phosphatidylinositol 3-Kinase/ AKT Activation in Colon Carcinoma Cells and Tumors in Min Mice. Oncotarget, 2016, vol. 7, no. 28, pp. 43907–43923. https://doi.org/10.18632/oncotarget.9724

32. Pemmari T., Hämäläinen M., Ryyti R., Peltola R., Moilanen E. Cloudberry (Rubus chamaemorus L.) Supplementation Attenuates the Development of Metabolic Inflammation in a High-Fat Diet Mouse Model of Obesity. Nutrients, 2022, vol. 14, no. 18, art. no. 3846. https://doi.org/10.3390/nu14183846

33. Thiem B. Micropropagation of Cloudberry (Rubus chamaemorus L.) by Initiation of Axillary Shoots. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 2001, vol. 70, no. 1, pp. 11–16.

34. Thiem B. Rubus chamaemorus L. – a Boreal Plant Rich in Biologically Active Metabolites: a Review. Biological Letters, 2003, vol. 40, pp. 3–13.

35. Turdiyev T., Kovalchuk I., Mukhitdinova Z., Hunger O., Frolov S., Kabylbekova B. Micropropagation of Berry Crops for Creation of Germplasm Cryobanks. Brazilian Journal of Biology, 2023, vol. 84, art. no. e266975. https://doi.org/10.1590/1519-6984.266975

36. Zakaria H., Hussein G.M., Abdel-Hadi A.H.A., Abdallah N.A. Improved Regeneration and Transformation Protocols for Three Strawberry Cultivars. GM Crops & Food, 2014, vol. 5, iss. 1, pp. 27–35. https://doi.org/10.4161/gmcr.27229